一种脉宽调制模块延时的关键路径补偿系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种脉宽调制模块关键路径延时的补偿系统及其方法，该系统的总线控制模块控制整体电路的工作状态并根据控制信号的变化切换状态，当数字脉宽调制电路接收到外界的输入信号后，整体的电路由检测模式进入测试模式，并由测试信号发生模块产生测试信号，经过第一级延时估算模块与第二级延时估算模块的计算得出关键路径的延时信息，并通过译码模块将其译码成为与输入信号位宽一致的补偿信号，最终通过信号补偿模块将该信号与输入信号做减法运算从而实现关键路径的补偿。本发明专利技术能有效地消除数字脉宽调制电路中的关键路径延时，并提高输出范围与输出线性度。

A critical path compensation system and its method for delay of PWM module

The invention discloses a compensation system and method for the critical path delay of the PWM module. The bus control module of the system controls the working state of the overall circuit and switches the state according to the change of the control signal. When the digital PWM circuit receives the external input signal, the overall circuit enters the test mode from the detection mode and is generated by the test signal generating module The test signal, through the calculation of the first stage delay estimation module and the second stage delay estimation module, obtains the delay information of the critical path, and decodes it into a compensation signal consistent with the input signal bit width through the decoding module. Finally, the signal and the input signal are subtracted by the signal compensation module to realize the compensation of the critical path. The invention can effectively eliminate the key path delay in the digital pulse width modulation circuit, and improve the output range and output linearity.

【技术实现步骤摘要】
一种脉宽调制模块延时的关键路径补偿系统及其方法
本专利技术属于电源管理
，具体说是一种数字脉宽调制电路的关键路径补偿方法和系统。
技术介绍
高时间分辨率的数字脉宽调制电路已经成为高性能数字控制环路的关键部分，而在高位宽，高精度的数字脉宽调制电路已经成为行业和学术界的重点研究方向。由于数字脉宽调制电路中存在着异步复位路径的延时，也即关键路径延时，且该延时难以精确抵消，其影响数字脉宽调制电路的控制精度，限制了整个数字控制环路的性能，因此其仍是一个急需解决的问题。传统的数字脉宽调制电路为了补偿关键路径的延时，通常通过在置位路径上增加一段粗略的延时大致抵消复位路径的延时，然而这种方法不具有普适性，在切换设计工艺或者切换芯片的使用环境时，关键路径的延时会因此发生变化，导致补偿失效。
技术实现思路
本专利技术为克服现有技术存在的缺点，提出一种脉宽调制模块关键路径延时的补偿系统及其方法及其方法，以期能有效地消除数字脉宽调制电路中的关键路径延时，并提高输出范围与输出线性度。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术一种脉宽调制模块关键路径延时的补偿系统的特点包括：总线控制模块、第一级延时估算模块、第二级延时估算模块、数字脉宽调制电路、测试信号发生模块、信号补偿模块；设置所述总线控制模块的工作模式包括：检测模式、测试模式和工作模式；所述总线控制模块在所述检测模式下检测外部数据流，并在检测到外部数据流后将自身的检测模式跳转到测试模式中；所述总线控制模块在测试模式下产生高电平的第一级触发信号ST1给所述第一级延时估算模块用于启动所述第一级延时估算模块；同时，所述测试信号发生模块发送测试信号给所述数字脉宽调制电路，由所述数字脉宽调制电路根据所述测试信号产生高电平的置位信号set与高电平的复位信号reset并发送给所述第一级延时估算模块；所述第一级延时估算模块在接收到所述高电平的第一级触发信号ST1后，计算所述置位信号set与复位信号reset之间的时间差，从而得到第一级延时估算结果n并发送给所述译码模块，同时将低电平的第一级触发信号ST1反馈给所述总线控制模块；所述总线控制模块接收到所述低电平的第一级触发信号ST1，产生高电平的第二级触发信号ST2给所述第二级延时估算模块；同时，所述测试信号发生模块又发送测试信号给所述数字脉宽调制电路，由所述数字脉宽调制电路根据所述测试信号再产生高电平的置位信号set与高电平的复位信号reset并发送给所述第二级延时估算模块；所述第二级延时估算模块将置位信号set延时n后，再计算与复位信号reset之间的时间差，从而得到第二级延时估算结果m并发送给译码模块，同时将低电平的第二级触发信号ST2反馈给所述总线控制模块；所述译码模块对第一级延时估算结果n和第二级延时估算结果m进行译码，得到所述外部数据流的补偿信号并发送给所述信号补偿模块；所述总线控制模块接收到所述低电平的第二级触发信号ST2，将自身的测试模式跳转到工作模式后锁定；所述信号补偿模块计算所述外部数据流与补偿信号之间的差值并发送给所述数字脉宽调制电路；由所述数字脉宽调制电路产生经过补偿后的PWM波。本专利技术为所述的补偿系统的特点也在于，在所述第一级延时估算模块设置有计数器，且所述计数器的工作频率与所述数字脉宽调制电路的工作频率相同；当置位信号set＝1时，计数器开始计数；当复位信号reset＝1时，所述计数器停止计数，从而由所述计数器得到计数结果n并作为第一级延时估算结果。所述第二级延时估算模块包括：延迟器、寄存器DFF、K个加法器add和反相器；初始化所述K个加法器add的a输入端为低电平，b输入端均为高电平；初始化复位信号reset和置位信号set均为低电平；所述置位信号set和第一级延时估算结果n输入所述延迟器后，得到延迟后的置位信号set’并发送给所述寄存器DFF；所述寄存器DFF根据所接收到的延迟后的置位信号set’后产生高电平给第1个加法器add1的a输入端；所述复位信号reset经过所述反相器后发送给K个加法器add的b输入端；由第k个加法器add_k得到计算结果out_k为低电平以及进位信号C_k为高电平；所述第k个加法器add_k将所述进位信号C_k传递给第k+1个加法器add_k+1；由第k+1个加法器add_k+1得到计算结果out_k+1以及进位信号C_k+1；其中，k属于[1,K]；当复位信号reset为高电平时，将所述K个加法器add的计算结果所组成的二进制码作为所述第二级延时估算结果m。本专利技术一种脉宽调制模块关键路径延时的补偿方法的特点是应用于包含检测模式、测试模式和工作模式的补充系统中，所述补偿方法是按如下步骤进行：步骤1、在所述检测模式下，所述补偿系统检测外部数据流，并在检测到外部数据流后将自身的检测模式跳转到测试模式中；步骤2、在测试模式下，所述补偿系统产生测试信号，并根据所述测试信号产生高电平的置位信号set与高电平的复位信号reset；步骤3、计算所述置位信号set与复位信号reset之间的时间差，从而得到第一级延时估算结果n；步骤4、所述补偿系统再次产生测试信号，并根据所述测试信号再次产生高电平的置位信号set与高电平的复位信号reset；步骤5、将置位信号set延时n后再计算与复位信号reset之间的时间差，从而得到第二级延时估算结果m；步骤6、对第一级延时估算结果n和第二级延时估算结果m进行译码，得到所述外部数据流的补偿信号；同时，将自身的测试模式跳转到工作模式后锁定；步骤7、在工作模式下，块计算所述外部数据流与补偿信号之间的差值并用于产生经过补偿后的PWM波。本专利技术所述的补偿方法的特点也在于，所述步骤3是按如下过程进行：当置位信号set＝1时，利用计数器开始计数；当复位信号reset＝1时，令所述计数器停止计数，从而由所述计数器得到计数结果n并作为第一级延时估算结果。所述步骤5是按如下过程进行：步骤5.1、初始化置位信号set和复位信号reset均为低电平；设置K个加法器add，并初始化所述K个加法器add的a输入端为低电平，b输入端均为高电平；步骤5.2、利用延迟器对所述置位信号set和第一级延时估算结果n进行处理，得到延迟后的置位信号set’；步骤5.2、由延迟后的置位信号set’后产生高电平给第1个加法器add1的a输入端；步骤5.3、利用反相器将所述复位信号reset进行处理后发送给K个加法器add的b输入端；步骤5.4、定义变量k，并初始化k＝1；步骤5.5、由第k个加法器add_k得到计算结果out_k为低电平以及进位信号C_k为高电平；并将所述进位信号C_k传递给第k+1个加法器add_k+1；步骤5.6、判断复位信号reset是否为高电平，若是，则将所述K个加法器add的计算结果所组成的二进制码作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉宽调制模块关键路径延时的补偿系统，其特征包括：总线控制模块、第一级延时估算模块、第二级延时估算模块、数字脉宽调制电路、测试信号发生模块、信号补偿模块；/n设置所述总线控制模块的工作模式包括：检测模式、测试模式和工作模式；/n所述总线控制模块在所述检测模式下检测外部数据流，并在检测到外部数据流后将自身的检测模式跳转到测试模式中；/n所述总线控制模块在测试模式下产生高电平的第一级触发信号ST1给所述第一级延时估算模块用于启动所述第一级延时估算模块；同时，所述测试信号发生模块发送测试信号给所述数字脉宽调制电路，由所述数字脉宽调制电路根据所述测试信号产生高电平的置位信号set与高电平的复位信号reset并发送给所述第一级延时估算模块；/n所述第一级延时估算模块在接收到所述高电平的第一级触发信号ST1后，计算所述置位信号set与复位信号reset之间的时间差，从而得到第一级延时估算结果n并发送给所述译码模块，同时将低电平的第一级触发信号ST1反馈给所述总线控制模块；/n所述总线控制模块接收到所述低电平的第一级触发信号ST1，产生高电平的第二级触发信号ST2给所述第二级延时估算模块；同时，所述测试信号发生模块又发送测试信号给所述数字脉宽调制电路，由所述数字脉宽调制电路根据所述测试信号再产生高电平的置位信号set与高电平的复位信号reset并发送给所述第二级延时估算模块；/n所述第二级延时估算模块将置位信号set延时n后，再计算与复位信号reset之间的时间差，从而得到第二级延时估算结果m并发送给译码模块，同时将低电平的第二级触发信号ST2反馈给所述总线控制模块；/n所述译码模块对第一级延时估算结果n和第二级延时估算结果m进行译码，得到所述外部数据流的补偿信号并发送给所述信号补偿模块；/n所述总线控制模块接收到所述低电平的第二级触发信号ST2，将自身的测试模式跳转到工作模式后锁定；/n所述信号补偿模块计算所述外部数据流与补偿信号之间的差值并发送给所述数字脉宽调制电路；由所述数字脉宽调制电路产生经过补偿后的PWM波。/n...

【技术特征摘要】
1.一种脉宽调制模块关键路径延时的补偿系统，其特征包括：总线控制模块、第一级延时估算模块、第二级延时估算模块、数字脉宽调制电路、测试信号发生模块、信号补偿模块；
设置所述总线控制模块的工作模式包括：检测模式、测试模式和工作模式；
所述总线控制模块在所述检测模式下检测外部数据流，并在检测到外部数据流后将自身的检测模式跳转到测试模式中；
所述总线控制模块在测试模式下产生高电平的第一级触发信号ST1给所述第一级延时估算模块用于启动所述第一级延时估算模块；同时，所述测试信号发生模块发送测试信号给所述数字脉宽调制电路，由所述数字脉宽调制电路根据所述测试信号产生高电平的置位信号set与高电平的复位信号reset并发送给所述第一级延时估算模块；
所述第一级延时估算模块在接收到所述高电平的第一级触发信号ST1后，计算所述置位信号set与复位信号reset之间的时间差，从而得到第一级延时估算结果n并发送给所述译码模块，同时将低电平的第一级触发信号ST1反馈给所述总线控制模块；
所述总线控制模块接收到所述低电平的第一级触发信号ST1，产生高电平的第二级触发信号ST2给所述第二级延时估算模块；同时，所述测试信号发生模块又发送测试信号给所述数字脉宽调制电路，由所述数字脉宽调制电路根据所述测试信号再产生高电平的置位信号set与高电平的复位信号reset并发送给所述第二级延时估算模块；
所述第二级延时估算模块将置位信号set延时n后，再计算与复位信号reset之间的时间差，从而得到第二级延时估算结果m并发送给译码模块，同时将低电平的第二级触发信号ST2反馈给所述总线控制模块；
所述译码模块对第一级延时估算结果n和第二级延时估算结果m进行译码，得到所述外部数据流的补偿信号并发送给所述信号补偿模块；
所述总线控制模块接收到所述低电平的第二级触发信号ST2，将自身的测试模式跳转到工作模式后锁定；
所述信号补偿模块计算所述外部数据流与补偿信号之间的差值并发送给所述数字脉宽调制电路；由所述数字脉宽调制电路产生经过补偿后的PWM波。


2.根据权利要求1所述的补偿系统，其特征是，在所述第一级延时估算模块设置有计数器，且所述计数器的工作频率与所述数字脉宽调制电路的工作频率相同；
当置位信号set＝1时，计数器开始计数；当复位信号reset＝1时，所述计数器停止计数，从而由所述计数器得到计数结果n并作为第一级延时估算结果。


3.根据权利要求1所述的脉宽调制模块延时的补偿系统，其特征是，所述第二级延时估算模块包括：延迟器、寄存器DFF、K个加法器add和反相器；
初始化所述K个加法器add的a输入端为低电平，b输入端均为高电平；初始化复位信号reset和置位信号set均为低电平；
所述置位信号set和第一级延时估算结果n输入所述延迟器后，得到延迟后的置位信号set’并发送给所述寄存器DFF；
所述寄存器DFF根据所接收到的延迟后的置位信号set’后产生高电平给第1个加法器add1的a输入端；
所述复位信号reset...

【专利技术属性】
技术研发人员：程心，邵婉静，程波，许立新，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34